一种人工合成宝石级孔雀石的方法技术

本发明专利技术公开了一种人工合成宝石级孔雀石的方法，属于人工孔雀石晶体材料制备技术领域。本发明专利技术提出了一种简单易控制、适于工业化推广的新型盐溶液－蒸汽合成技术，即在过量CO2的潮湿气氛中，以纯铜或铜锡合金为基体，生产出粒径5-20mm的高纯度孔雀石颗粒，所制备的宝石级孔雀石可用于名贵的玉雕材料、各种首饰玉料、盆景石和观赏石等。

Method for synthesizing precious malachite

The invention discloses a method for synthesizing gem grade malachite, which belongs to the technical field of the preparation of artificial Malachite crystal material. The invention provides a simple and easy to control, suitable for industrial promotion of new salt solution and steam synthesis technology, namely in excess of CO2 in the atmosphere, YISHION copper or copper tin alloy as matrix, produce high purity Malachite particle size 5-20mm, the preparation of the gem for the precious jade materials Shi Ke peacock all kinds of jewelry, jade, stone bonsai and ornamental stone etc..

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于人工晶体材料制备领域，特别涉及。
技术介绍
目前，珠宝界使用的孔雀石玉为单矿物岩，主要组成矿物为孔雀石(Malachite)。孔雀石，又名碱式碳酸铜，是一种含铜碳盐的蚀变矿物，属单斜晶系，化学式为CuCCVCu (OH)2,呈不透明的深绿色，具有色彩浓淡相间的条状花纹，因酷似孔雀羽毛上斑点的绿色而得名。孔雀石主要产于含铜硫化物矿床的氧化带，常作为铜矿的伴生物，是原生含铜矿物氧化后形成的表生矿物，可以作为寻找原生铜矿床的标志。自然界中，孔雀石常出现的形态有:块状、钟乳状、肾状、葡萄状、粉末状、土状、被膜等。块大色美的孔雀石以其独一无二的孔雀绿环带状纹理深受珠宝爱好者 的欢迎，多用于名贵的玉雕材料、各种首饰玉料、盆景石和观赏石等。近年来，我国天然孔雀石矿资源已日渐稀缺，宝石级孔雀石价格也随之一路攀升。采用人工合成的方法制备宝石级孔雀石，将具有巨大的市场前景。目前，工业上人工制备碱式碳酸铜(孔雀石)粉末的方法已十分成熟。基本方法是:将铜盐与碳酸盐在溶液环境下一起反应，生成碱式碳酸铜沉淀，经烘干得到碱式碳酸铜粉末。常采用的配方有三种:(1)采用Na2CO3溶液与CuSO4溶液反应制备；(2)采用NaHCO3固体粉末与CuSO4.5Η20固体粉末混合后放入沸水反应制备；(3)采用Cu(NO3)2溶液与Na2CO3溶液反应制备。上述方法生成的最终产物——碱式碳酸铜粉末虽然化学成分与孔雀石无异，也可压结成块，但因不具备美丽的孔雀绿环带状纹理，因而无法将其用作宝石级玉料，市场价值不大。1982年，前苏联科学家首次利用化学沉淀法合成了由众多致密的小球粒团块组成的人工孔雀石。具体方法是:将铜氨络离子2+溶液和碳酸铜CuCO3溶液混合，缓慢加热，随着温度升高，铜离子溶解度降低达到过饱和而发生沉淀，形成孔雀石。这种方法得到在人工孔雀石根据纹理的不同可分为带状、丝状和胞状等三个品种，其中以胞状合成孔雀石品质最佳，可作为宝石级玉料；带状合成孔雀石次之，丝状合成孔雀石最次，完全无法作为宝石级玉料。该方法通过控制CO2气体的分压生成孔雀石结晶，而形成宝石级孔雀石独有的孔雀绿环带状纹理的难点在于需要实时控制铜的浓度，条件十分苛刻，一旦控制不好就会出现带状合成孔雀石这样的低品质产品，甚至丝状合成孔雀石这样的副产品。因此，虽然利用这种方法合成的孔雀石的化学成分、颜色、纹理、密度、硬度、光学性能、X射线衍射图谱等方面都与天然的宝石级孔雀石十分相似，但至今仍无法普及推广。目前，人工合成宝石级孔雀石技术在国内外均属于科研难题。由于自然界中宝石级孔雀石属于不可再生资源，随着国内外孔雀石矿资源的日益枯竭，而用于宝石级玉料的孔雀石的市场需求与日俱增。因此，需要制备人工合成宝石级孔雀石的简易技术。文中涉及如下参考文献: 屈小英，周华，工业无机化学实验，科技文献出版社，北京，2008:77.何雪梅，沈才卿，宝石人工合成技术，化学工业出版社，北京，2004:204.
技术实现思路
针对现有技术存在的不足，本专利技术提供了一种工艺简单、易于控制的人工合成宝石级孔雀石的方法。为了解决上述技术问题，本专利技术采用如下的技术方案: ，采用本专利技术提出新型的盐溶液一蒸汽合成方法制备，即，在过量CO2的潮湿气氛中，以铜或铜锡合金为基体制备宝石级孔雀石颗粒。所述的过量CO2是指，提供的CO2量大于合成孔雀石所需的理论CO2量。上述在过量CO2的潮湿气氛中，以铜或铜锡合金为基体制备宝石级孔雀石颗粒具体为: 将铜或铜锡合金基体悬空于装有NaHCO3溶液的密封容器中，保持NaHCO3溶液温度为70-90 ° C，并定期更换密封容器内溶液以保证密封容器内存在过量CO2，直至基体表面生成绿色的孔雀石颗粒。上述定期更换NaHCO3溶液的一种具体方案为: 每天采用浓度为0.5^1mol/L的NaHCO3溶液更换密封容器内溶液，所述的密封容器内装有初始浓度为0.5^1mol/L的NaHCO3溶液。上述定期更换NaHCO3溶液的优选方案，包括步骤:更换密封容器中溶液时，在金属铜或铜锡合金基体表面涂抹氯化物粉末或其水溶液，以促进反应速率，所涂抹的氯化物为阳离子不易生成碳酸盐的氯化物。该步骤的一种具体方案为:在反应的第If 15天，每天采用0.5^1mol/L的NaHCO3溶液更换密封容器内溶液，同时在铜或铜锡合金表面涂抹氯化物，所述的密封容器内装有初始浓度为0.5^1mol/L的NaHCO3溶液。上述氯化物为CuCl2、NH4Cl或HCl，优选为CuCl2, CuCl2的涂抹量为每平方厘米涂抹 0.02-0.05 go上述定期更换NaHC03溶液的优选方案，还包括步骤:更换密封容器中溶液时，仅以双氧水溶液和NaHCO3溶液的混合溶液替换密封容器中的溶液，以抑制氯铜矿和副氯铜矿的生成。所述的混合溶液中NaHCO3溶液与双氧水溶液的体积比为5: ( Γ2),其中，NaHCO3溶液的摩尔浓度为0.5 lmol/L，双氧水的质量浓度为30%。该步骤的一种具体方案为:在反应的第16天至孔雀石颗粒生成期间，每天仅采用双氧水溶液和NaHCO3溶液的混合溶液更换密封容器内溶液，直至基体表面生成绿色的孔雀石颗粒。 与现有技术相比，本专利技术具有以下特点: (I)本专利技术首次提出盐溶液一蒸汽合成方法，通过在过量CO2的潮湿气氛环境中，以纯铜或铜锡合金为基体人工合成宝石级孔雀石。(2)本专利技术工艺简单，制备过程易于控制，生产效率高，环境污染小。(3)本专利技术方法可生产出粒径5-20 mm的高纯度孔雀石颗粒，所制备的宝石级孔雀石可用于名贵的玉雕材料、各种首饰玉料、盆景石和观赏石等。附图说明图1为实施例1制备的孔雀石的光学显微镜 图2为实施例1制备的孔雀石的拉曼光谱图，其中，(a)为拉曼峰为100-1700 cm—1范围的拉曼光谱图；(b)为拉曼峰为3200-3700 cm—1范围的拉曼光谱图；图3为实施例2制备的孔雀石的拉曼光谱图，其中，(a)为拉曼峰为100-1700 cm—1范围的拉曼光谱图；(b)为拉曼峰为3200-3700 cm—1范围的拉曼光谱 图4为对比例制备的氯铜矿和斜氯铜矿的拉曼光谱图，其中，(a)为拉曼峰为100-1700 CnT1范围的拉曼光谱图；(b)为拉曼峰为3200-3700 cnT1范围的拉曼光谱图。具体实施例方式下面详细说明本专利技术的两种具体实施方案。方案I 将抛光处理后的金属铜(Cu)或铜锡(Ch-Sn)合金悬空置于装有NaHCO3溶液的密封烧杯中，所述的NaHCO3溶液的初始浓度为0.5^1mol/L ;在水浴锅中对密封烧杯加热至70-90° C并持续保温，NaHCO3溶液中的水转变成水蒸汽，同时，NaHCO3受热不断分解生成C02。在这种CO2的潮湿气氛中，金属铜或铜锡合金表面与CO2反应。每天采用浓度为0.5^1mol/L的NaHCO3溶液更换密封烧杯中的NaHCO3溶液，并保持反应条件不变，经100-150天后，即可在金属铜或铜锡合金表面生成绿色的孔雀石颗粒，将所得孔雀石颗粒进行超声波清洗。方案2 方案2为本专利技术的优选方案，可以有效提高反应速率。在反应的第一阶段，同方案1，每天采用浓度为0.5^1mol/L的NaHCO3溶液更换密封烧杯中初始浓度为0本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种人工合成宝石级孔雀石的方法，其特征在于：在过量CO2的潮湿气氛中，以铜或铜锡合金为基体制备宝石级孔雀石颗粒。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：潘春旭，李洋，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：